Gliukozė

Gliukozė, vynuogių cukrus arba dekstrozė (D-gliukozė), C₆H₁₂O₆ - organinis junginys, monosacharidas (heksatominis hidroksialdehidas, heksozė), vienas iš labiausiai paplitusių gyvų organizmų energijos šaltinių planetoje [1]. Jo yra daugelio vaisių ir uogų, įskaitant vynuoges, sultyse, iš kurių kilo šios rūšies cukraus pavadinimas. Gliukozės jungtis yra polisacharidų (celiuliozės, krakmolo, glikogeno) ir daugybės disacharidų (maltozės, laktozės ir sacharozės) dalis, kurie, pavyzdžiui, virškinimo trakte greitai suskaidomi į gliukozę ir fruktozę.

Turinys

• 1 Fizinės savybės
• 2 Molekulių struktūra
• 3 Gaunama
• 4 Cheminės savybės
• 5 Biologinis vaidmuo
• 6 Taikymas
• 7 literatūros sąrašas
• 8 Pastabos

Fizinės savybės

Bespalvė, bekvapė kristalinė medžiaga. Jis yra saldaus skonio, tirpus vandenyje, Schweitzerio reagente (vario hidroksido amoniako tirpalas [Cu (NH₃)₄] (OI)₂) koncentruotame cinko chlorido ir koncentruotame sieros rūgšties tirpale.

2 kartus mažiau saldus nei sacharozė.

Molekulių struktūra

Gliukozė gali egzistuoti kaip ciklai (α- ir β-gliukozė) ir kaip linijinė forma (D-gliukozė).

Gliukozė yra galutinis daugumos disacharidų ir polisacharidų hidrolizės produktas.

Gaunasi

Pramonėje gliukozė gaunama hidrolizuojant krakmolą ir celiuliozę.

Gamtoje gliukozę augalai gamina fotosintezės metu..

Cheminės savybės

Gliukozę galima redukuoti iki šešiakampio alkoholio (sorbitolio). Gliukozė lengvai oksiduojasi. Tai sumažina sidabrą iš sidabro oksido ir vario (II) amoniako tirpalo iki vario (I).

Parodo atkuriamąsias savybes. Visų pirma, vario (II) sulfato tirpalams reaguojant su gliukoze ir natrio hidroksidu. Kaitinant šis mišinys reaguoja su spalvos pasikeitimu (vario sulfatas mėlynai mėlynas) ir raudonų vario (I) oksido nuosėdų susidarymu.

Su hidroksilaminu formuoja oksimus, su hidrazino dariniais - ozazonus.

Lengvai alkilinamas ir acilinamas.

Kai oksiduojamasi, susidaro gliukono rūgštis, jei jos glikozidai veikia stiprius oksidatorius, o hidrolizuojant gautą produktą, galima gauti gliukurono rūgštį, toliau oksiduojantis, susidaro gliukaro rūgštis.

Biologinis vaidmuo

Gliukozė - pagrindinis fotosintezės produktas, susidaro Kalvino cikle.

Žmonėse ir gyvūnuose gliukozė yra pagrindinis ir universaliausias medžiagų apykaitos procesų energijos šaltinis. Gliukozė yra glikolizės substratas, kurio metu jis gali būti oksiduojamas arba piruvatu aerobinėmis sąlygomis, arba laktatu anaerobinėmis sąlygomis. Tokiu būdu glikolizėje gautas piruvatas toliau dekarboksilinamas, kad susidarytų acetil-CoA (acetilkoenzimas A). Taip pat oksidacinės piruvato dekarboksilinimo metu kofermentas NAD + redukuojamas. Acetil-CoA toliau naudojamas Krebso cikle, o sumažintas kofermentas naudojamas kvėpavimo grandinėje.

Gyvūnuose gliukozė nusėda glikogeno pavidalu, augaluose - krakmolo, gliukozės polimero pavidalu - celiuliozė yra pagrindinis visų aukštesnių augalų ląstelių sienelių komponentas. Gyvūnams gliukozė padeda išgyventi sušalus. Taigi, kai kurioms varlių rūšims prieš žiemą padidėja gliukozės kiekis kraujyje, dėl kurio jų kūnas gali atlaikyti užšalimą lede.

Taikymas

Gliukozė vartojama apsinuodijus (pavyzdžiui, apsinuodijus maistu ar veikiant infekcijai), į veną leidžiama srove ir lašeliniu būdu, nes tai yra universalus antitoksinis agentas. Be to, gliukozės pagrindu pagamintus vaistus ir pačią gliukozę endokrinologai naudoja nustatydami cukrinio diabeto buvimą ir tipą žmonėms (atliekant streso testą padidėjusiam gliukozės kiekiui patekti į organizmą)..

Kampanijos pavadinimas gliukozė

„Wikimedia Foundation“. 2010 m.

• Kandinsky
• Vėliava

Sužinokite, kas yra „gliukozė“, kituose žodynuose:

Gliukozė - (lotynų kalba, iš graikų kalbos glykos sweet). Cukrus vaisių sultyse. Užsienio žodžių, įtrauktų į rusų kalbą, žodynas. Chudinov AN, 1910. Gliukozės vynuogių cukrus. Užsienio žodžių, įtrauktų į rusų kalbą, žodynas. Pavlenkov F... Rusų kalbos užsienio žodžių žodynas

Gliukozė - (sin.: Dekstrozė, vynuogių cukrus), SvH12Ov, priklauso heksų grupei (t. Y. Angliavandenių, kurių dalelėje yra 6 anglies atomai), būtent aldozių grupei (žr.), Nes tai yra aldehidas heksahedrinis alkoholio sorbitolis. G. optiškai...... Didžioji medicinos enciklopedija

Gliukozė - (iš graikiško glikio saldaus) (vynuogių cukrus) angliavandeniai iš monosacharidų grupės. Jis gerai tirpsta vandenyje, yra saldaus skonio. Jo daug yra vynuogėse ir meduje. Sacharozės, laktozės dalis; formuoja krakmolą ir...... Didysis enciklopedinis žodynas

Gliukozė - (dekstrozė, C6H12O6), bespalvis kristalinis cukrus; daug vaisiuose ir meduje. Nereikalauja virškinimo, tačiau iškart absorbuojamas į kraują. Gyvūnų organizmuose GLYCOGEN kaupiasi anglies atsargose, o tada, kai...... Mokslinis ir techninis enciklopedinis žodynas

Gliukozė - vynuogių cukrus, vienas iš iaibo. įprasti heksozės grupės monosacharidai, svarbiausias gyvų ląstelių energijos šaltinis. Yra dvi magistralės. formos: D gliukopiranozė ir b D gliukopiranozė. Skilimo dalis. oligosacharidai (laktozė,...... Biologinis enciklopedinis žodynas

Gliukozė - Veiklioji medžiaga ›› Dekstrozė Gliukozės ATC pavadinimas lotyniškai: ›› B05BA03 Angliavandeniai Farmakologinės grupės: Detoksikuojančios medžiagos, įskaitant priešnuodžius ›› Enterinės ir parenteralinės mitybos priemonės ›› Kiti metabolitai ››...... Vaistų žodynas

gliukozė - vynuogių cukrus, dekstrozė Rusų sinonimų žodynas. gliukozės n., sinonimų skaičius: 8 • aldehido alkoholis (3) •… Sinonimų žodynas

Gliukozė - gliukozė: D gliukozė, gaunama hidrolizuojant krakmolą, po to gryninant, kristalizuojant, centrifuguojant ir džiovinant. Šaltinis: krakmolo ir krakmolo produktai. TERMINAI IR APIBRĖŽIMAI. GOST R 51953 2002 (patvirtinta Rusijos Federacijos „Gosstandart“ nutarimu nuo...... Oficiali terminologija

gliukozė - s, g. gliukozės m. Angliavandeniai randami augaluose ir gyvūnuose; vynuogių cukrus. ALS 2. Neseniai Bordo miesto valdininkai uždraudė įvažiuoti į miestą bjaurios medžiagos, vadinamos gliukoze. 1842....... Istorinis rusų galicizmų žodynas

gliukozė - D gliukozė, gaunama hidrolizuojant krakmolą, po to gryninant, kristalizuojant, centrifuguojant ir džiovinant. [GOST R 51953 2002] Temos krakmolas ir krakmolo produktai Bendrosios sąlygos krakmolo turinčių žaliavų perdirbimo produktai... Techninis vertėjo vadovas

Gliukozė: kas tai yra, organinių medžiagų struktūra ir jos paskirtis

Organinė medžiaga, turinti kristalinę struktūrą, yra vienas pagrindinių energijos šaltinių gyviems daiktams. Angliavandeniai vadinami gliukoze, koks yra šis organinis junginys, kodėl jis toks svarbus kiekvienam žmogui, galite sužinoti ištyrę jo struktūrą ir pagrindines savybes.

Struktūrinė angliavandenių formulė

Monosacharidų struktūra

Dekstrozė arba vynuogių cukrus yra kiti medžiagos pavadinimai, priklausantys monosacharidų grupei, vienai iš pagrindinių angliavandenių grupių. Turint kristalinę struktūrą be ryškaus kvapo, kietą ir vandenyje tirpią gliukozę, kas tai yra, savybes ir struktūrą galima sužinoti išsamiai išnagrinėjus monosacharidų grupę.

Organinio junginio naudojimas

Nepakeičiamas angliavandenis suteikia energijos apykaitą, todėl didžiąją dalį išlaidų padengia gliukozė:

1. Tiek nepakankamas cukraus kiekis kraujyje, tiek jo perteklius yra vienodai pavojingi normaliam gyvenimui..
2. Monosacharidas nedelsiant absorbuojamas į kraują ir yra vaisių ir uogų sultyse, ypač vynuogėse, todėl jo pavadinimas yra vynuogių cukrus.
3. Glikolizės procese angliavandeniai skaidomi iki gliukozės, kuri labai greitai absorbuojama kraujyje.
4. Viena organinio junginio dalis reikalinga energijos sąnaudoms papildyti, kita patenka į kūno riebalus, o kita dalis virsta glikogenu.
5. Laikomasis angliavandenių glikogenas yra derinamas daugiausia kepenyse ir, jei reikia, gali suteikti energijos atsargas kasdien.

Organizmo gliukozės poreikis

Paprastas angliavandenis, kaip didžiulis energijos šaltinis, yra būtinas kiekvienam žmogui. Organinių junginių poreikis padidėja protinio darbo žmonėms, sportininkams ir esant dideliam fiziniam krūviui dėl didelių energijos sąnaudų.

Pagrindinis dalykas, kurį daro gliukozė, yra papildyti išeikvotas energijos atsargas. Jei asmuo turi antsvorio, yra endokrininės sistemos ligų, taip pat esant neaktyviam gyvenimo būdui, dienos paros norma mažėja.

Insulino vaidmuo

Norint normaliai įsisavinti organinius junginius ląstelių lygiu, reikalingas insulino hormonas, kurį gamina kasos ląstelės. Be tokios medžiagos angliavandenių pasisavinimas tampa sunkus, ląstelės miršta nuo alkio ir išsekimo.

Sutrikus endokrininei sistemai, padidėja cukraus kiekis kraujyje, o tai sukelia diabetą. Insulinas padidina angliavandenių absorbcijos greitį ląstelėse, taip pat dėl ​​jo įtakos yra naudojama gliukozė.

Šiuolaikinė cukrinio diabeto diagnozė

Normalūs gliukozės rodmenys

Kraujo jungties lygis priklauso nuo valgomų patiekalų. Tuščio skrandžio rodikliai šiek tiek skiriasi ir vidutiniškai yra 5,5 mmol / l.

Po valgio rodmuo neturėtų padidėti daugiau kaip 7,8 mmol / l. Tik gydytojas gali teisingai iššifruoti analizes, nes jos skiriasi suaugusiesiems, vaikams, nėščioms moterims ir pagyvenusiems žmonėms.

Nuolatinis kilimas gali reikšti šiuos procesus:

• 1 ar 2 tipo cukrinis diabetas,
• endokrininės sistemos patologija,
• lėtinės ir ūminės kepenų ligos.

Organinių junginių lygis turi įtakos angliavandenių apykaitai. Vynuogių cukraus perteklius išsiskiria per inkstus. Gliukozurija laikoma patologine būkle, organinių junginių buvimu šlapime.

Sveikam žmogui nedidelis angliavandenių kiekis šlapime nėra įtartinas, daugeliu atvejų šiuolaikiniai analizės metodai net nenustato medžiagos. Reikšmingas monosacharidų padidėjimas dažnai lydimas poliurija ir pastebimas sergant cukriniu diabetu, ūminiu pankreatitu, senyvo amžiaus žmonėms, sergantiems inkstų ir endokrininės sistemos patologijomis..

Materijos šaltiniai

Gamtoje daugiausia angliavandenių yra meduje iki 80%, taip pat vaisiuose ir uogose. Endokrinologai ir dietologai rekomenduoja organinius junginius gauti iš natūralių produktų. Žinodami, kas yra gliukozė, galite pakeisti rafinuotą cukrų sveikesniais maisto produktais..

Rekomendacijos! Meduje yra 80% monosacharido, saldiame marmelade 79%, makaronuose 70%, o šokolade - apie 63%, todėl dietą reikia gaminti atsižvelgiant ne tik į kūno poreikius, bet ir į gaminių natūralumą bei jų naudą organizmui..

Geros mitybos vaidmuo padidėjus cukraus kiekiui kraujyje

Monosacharidų gamyba

Gliukozė kaip žaliava perdirbimui naudojama medicinos srityje, kosmetikos gaminių gamyboje, maisto pramonėje ir naudojama odos gamyboje.

Šiandien organinės medžiagos gaminamos trimis kryptimis:

• techninis,
• maistas,
• kristalinė gliukozė.

Norint gauti techninę medžiagą, gliukozės sirupas gaminamas iš kukurūzų arba bulvių krakmolo.

Vynuogių cukraus gamyba

Monosacharidų vaidmuo pramonėje

Glikozidai kaip monosacharidų dariniai yra tik gamtoje. Jie plačiai naudojami medicinoje, vitaminų ir įvairių nuodų gamyboje..

Bendras visų monosacharidų darinių pavadinimas yra glikozidai. Naudodamiesi cheminėmis hidrolizės reakcijomis, jie sužino, kas yra gliukozidai, nes medžiagos yra glikozidų dariniai.

Mityba ir cukraus kiekis kraujyje

Taikymas kosmetologijoje

Laurilo gliukozidas gaminamas iš cukraus ir laurilsulfato. Kas tai yra ir kokias savybes galima sužinoti iš jo gamybos proceso. Monosacharidą naudoja daugelis kosmetikos kompanijų, nes jis, susilietęs su oda, greitai suyra ir švelniai valo.

Kaip įvairių produktų komponentas, ji yra natūralios kosmetikos dalis, taip pat naudojama pramoninėje ploviklių gamyboje. Laurilo gliukozidas laikomas švelniu komponentu, pagamintu iš natūralių žaliavų.

Kokoglukozidas yra plačiai naudojamas, kaip yra, ilgą laiką buvo tiriami jo gamybos etapai ir medžiagos poveikis organizmui. Natūrali paviršiaus aktyvioji medžiaga gaunama iš natūralaus kokoso, jo minkštimo ar palmių aliejaus ir iš vaisių cukraus.

Kokoglukozidas naudojamas gaminant dušo želę, kremą ir šampūną, taip pat kosmetikoje vaikams. Ant odos kokogliukozidas suformuoja ploną plėvelę, kuri apsaugo, minkština ir lygina veidą.

Antitoksinis vaistas infuzinei terapijai

Medžiaga medicinoje

Daugelis žmogaus kūno procesų neįmanomi be gliukozės, todėl jis jau seniai naudojamas medicininiais tikslais. Organinių medžiagų tirpalas vartojamas į veną apsinuodijimui, hipoglikemijai ir tuo pačiu metu vartojant daugelį kitų vaistų.

Produktas yra šių dozavimo formų:

1. Tabletės, kuriose yra 0,5 g sausos gliukozės.
2. Tirpalai į veną.
3. Infuziniai tirpalai.

Kaip išmatuoti cukraus kiekį kraujyje

Svarbiausias energijos šaltinis

Endokrininė sistema vaidina didžiulį vaidmenį reguliuojant angliavandenių ir riebalų apykaitą:

1. Paprastai 50% angliavandenių organizme virsta energija, o likusi pusė yra derinama kaip riebalai arba glikogenas..
2. Sumažėjus insulino kiekiui, tik 5% organinio junginio paverčiama energija, reikalinga normaliam gyvenimui.
3. Svarbiausias hormono insulinas veikia angliavandenių susidarymą, pernešimą ir kiekį kraujyje.
4. Hormono pagalba junginys patenka į ląsteles, kur virsta energija.

Koks skirtumas tarp fruktozės ir gliukozės

Saldžiausia iš visų cukrų yra fruktozė, kurios yra meduje, vaisiuose ir uogose bei žiedų nektare. Medžiagos kalorijų kiekis praktiškai nesiskiria, tačiau vaisių produktas yra saldesnis už vynuogių cukrų.

Jų asimiliacijos ir apdorojimo procesai taip pat skiriasi:

Gliukozė (dar vadinama dekstroze) yra paprastas cukrus, kurio molekulinė formulė C ₆ H ₁₂ APIE ₆, Gliukozė yra gausiausias monosacharidas, angliavandenių pakategorė. Gliukozę daugiausia gamina augalai ir dauguma dumblių fotosintezės būdu iš vandens ir anglies dioksido, naudojant saulės energiją. Iš jo ląstelių sienelėse gaminama celiuliozė, kuri yra labiausiai paplitęs angliavandenis. Energijos apykaitoje gliukozė yra svarbiausias visų organizmų energijos šaltinis. Metabolizmo metu veikianti gliukozė iš dalies kaupiama kaip polimeras, augaluose, daugiausia kaip krakmolas ir amilopektinas, o gyvūnuose - kaip glikogenas. Gyvūnų kraujyje cirkuliuoja gliukozė, kaip ir cukraus kiekis kraujyje. Gamtoje gliukozės forma yra D-gliukozė, o L-gliukozė sintetinama santykinai mažais kiekiais ir yra mažiau svarbi.

Gliukozė, kaip ir į veną leidžiamas cukraus tirpalas, yra įtraukta į Pasaulio sveikatos organizacijos pagrindinių vaistų sąrašą - svarbiausių vaistų, reikalingų pagrindinei sveikatos priežiūros sistemai. Gliukozės pavadinimas per prancūzų kalbą yra kilęs iš graikų kalbos γλυκός, kuris reiškia „saldus“, kalbant apie misą, saldžią, pirmojo spaudimo vynuoges gaminant vyną. Priesaga „-ose“ yra cheminis cukraus klasifikatorius.

turinys

• 1. Istorija
• 2 Cheminės savybės
  • 2.1 Struktūra ir nomenklatūra
  • 2.2 Atviros grandinės forma
  • 2.3 Ciklinės formos
  • 2,4 rotaciniai izomerai
  • 2.5 mutarotacija
  • 2.6 Optinė veikla
  • 2.7 izomerizacija
• 3 Biocheminės savybės
  • 3.1 Asimiliacija
  • 3.2 Biosintezė
  • 3.3 Gliukozės skilimas
  • 3.4 Energijos šaltinis
  • 3.5 Pirmtakai
• 4 patologijos
  • 4.1 Diabetas
  • 4.2 Antsvoris ir nutukusios kepenys
  • 4.3 Hipoglikemijos gydymas
• 5 šaltiniai
• 6 Pramonės gamyba
  • 6.1 Konversija į fruktozę
• 7 Komercinis naudojimas
• 8 Analizė
  • 8.1 Klasikinės kokybinio nustatymo reakcijos
    • 8.1.1 Fehlingo testas
    • 8.1.2. Tollenso testas
    • 8.1.3. Barfoed testas
    • 8.1.4 Nylanderio testas
    • 8.1.5 Kiti bandymai
  • 8.2 Instrumentinis kiekybinis
    • 8.2.1 Refraktometrija ir polarimetrija
    • 8.2.2 Fotometriniai metodai fermentų tirpale
    • 8.2.3 Fotometrinio bandymo metodas - juostelės
    • 8.2.4 Amperometrinis gliukozės jutiklis
    • 8.2.5 Kiti jutimo metodai
    • 8.2.6 Vario jodometrija
  • 8.3 Chromatografiniai metodai
    • 8.3.1 In vivo analizė
• 9 Literatūros sąrašas
• 10 Išorinės nuorodos

istorija

Gliukozę pirmą kartą nuo razinų išskyrė 1747 m. Vokiečių chemikas Andreasas Marggrafas. Gliukozė buvo nustatyta vynuogėse iš Johanno Tobiaso Lovitzo 1792 m. Ir pripažinta skirtinga nuo cukranendrių cukraus (sacharozės). Gliukozė yra Jean Baptiste Dumas 1838 m. Sugalvotas terminas, kuris dominuoja cheminėje literatūroje. Friedrichas Kekule pasiūlė dekstrozės terminą (iš lotynų kalbos Dexter = dešinė), nes vandeniniame gliukozės tirpale tiesiškai poliarizuotos šviesos plokštuma pasisuka į dešinę. Priešingai, D-fruktozė (ketoheksozė) ir L-gliukozė sukasi tiesiškai poliarizuotą šviesą į kairę. Ankstesnio žymėjimo pagal tiesiškai poliarizuotos šviesos plokštumos sukimąsi (d ir l -nomenklatūra) vėliau atsisakyta D- ir L-žymenų naudai, o tai reiškia absoliučią asimetrinio centro konfigūraciją toliausiai nuo karbonilo grupės ir pagal D- arba L L-gliceraldehidas.

Kadangi gliukozė yra pagrindinis reikalavimas daugeliui organizmų, teisingas jos cheminės sudėties ir struktūrų supratimas labai prisidėjo prie bendro tobulėjimo organinės chemijos srityje. Šią įžvalgą daugiausia padarė vokiečių chemiko Emilio Fischerio, kuris už savo išvadas gavo 1902 m. Nobelio chemijos premiją, tyrimai. Gliukozės sintezė nustatė organinės medžiagos struktūrą ir todėl suformavo pirmąjį galutinį Jacobus Henrikus van "t Hoff" teorijų testą su chemine kinetika ir cheminių ryšių išdėstymu anglies turinčiose molekulėse. Tarp 1891 ir 1894 metų Fischeris nustatė visų žinomų cukrų stereocheminę konfigūraciją ir teisingai numatė galimus izomerus, taikydamas Hoffo van'o asimetrinių anglies atomų teoriją. Pavadinimai iš pradžių vadinami natūraliomis medžiagomis. Jų to paties pavadinimo enantiomerai, įvedant sistemingas nomenklatūras, atsižvelgiant į absoliučią stereochemiją (pvz., „Fischer“ nomenklatūra, D / L nomenklatūra).

Už gliukozės apykaitos atradimą Otto Meyerhofas 1922 m. Gavo Nobelio fiziologijos ar medicinos premiją. Hansui von Juleriui Chelpinui buvo įteikta Nobelio chemijos premija kartu su Arthuru Hardenu 1929 m. Už „cukraus fermentacijos ir jų fermentų dalies šiame procese tyrimus“. 1947 m. Usay (už hipofizės vaidmens gliukozės ir angliavandenių darinių apykaitoje atradimą), o Karlas ir Gertie Corey (už glikogeno virsmo iš gliukozės atradimą) gavo Nobelio fiziologijos ar medicinos premiją. 1970 m. Louisas Leloiras gavo Nobelio chemijos premiją už gliukozės turinčių cukraus nukleotidų atradimą angliavandenių biosintezėje..

Cheminės savybės

Turėdamas šešis anglies atomus, jis priskiriamas heksozei - monosacharidų subkategorijai. D -gliukozė yra vienas iš šešiolikos aldoheksozės stereoizomerų. D - izomeras, D - gliukozė, taip pat žinoma kaip dekstrozė, paprastai randama gamtoje, tačiau L - izomeras, L - gliukozė nėra. Gliukozę galima gauti hidrolizuojant angliavandenius, tokius kaip pieno cukrus (laktozė), cukranendrių cukrus (sacharozė), maltozė, celiuliozė, glikogenas ir kt. Paprastai jis yra komerciškai gaminamas iš kukurūzų krakmolo hidrolizės būdu naudojant slėgio garą, kurio srautas yra kontroliuojamas pH, po to seka fermentinė depolimerizacija. Prilipusi gliukozė yra vienas iš pagrindinių medaus komponentų. Visos gliukozės formos yra bespalvės ir lengvai tirpsta vandenyje, acto rūgštyje ir keliuose kituose tirpikliuose. Jie tik vidutiniškai tirpsta metanolyje ir etanolyje.

Struktūra ir nomenklatūra

Gliukozė yra monosacharidas, kurio formulė C ₆ H ₁₂ APIE ₆ arba H (C = O) - (CHOH) _penki -H, kurio penkios hidroksilo (OH) grupės yra tam tikru būdu išsidėsčiusios išilgai šešių anglies atlošų. Gliukozė paprastai būna kietos formos kaip pirano žiedo uždaro monohidrato (dekstrozės) hidratas. Kita vertus, vandeniniame tirpale tai nedaug yra atvira grandinė ir vyrauja α- arba β-piranozės pavidalu, kuri iš dalies susilieja su mutarotacija. Iš vandeninių tirpalų galima kristalizuoti tris žinomas formas: α, β gliukopiranozės-gliukopiranozės ir β-gliukopiranozės hidrato. Gliukozė yra laktozės ir sacharozės (cukranendrių arba runkelių cukraus), oligosacharidų, tokių kaip rafinozė, ir polisacharidų, tokių kaip krakmolas ir amilopektinas, glikogenas ar celiuliozė, disacharidų statybinė medžiaga. Gliukozės stiklėjimo temperatūra yra 31 ° С, o Gordono ir Tayloro konstanta (eksperimentiniu būdu nustatoma konstanta, kad būtų galima numatyti skirtingų medžiagų mišinio masės dalių stiklėjimo temperatūrą) yra 4,5.

Atviros grandinės forma

Trumpalaikės atviros grandinės formos gliukozės molekulė turi atvirą (ne ciklinę) ir nešakotą bazę iš šešių anglies atomų, nuo C-1 iki C-6; kur C-1 yra H aldehido grupės dalis (C = O) - ir kiekvienas iš kitų penkių anglies atomų turi vieną hidroksilo grupę -OH. Likusius anglies pagrindo ryšius patenkina vandenilio atomai -HI. Taigi gliukozė yra ir heksozė, ir aldozė, arba aldoheksozė. Aldehido grupė sumažina cukraus kiekį gliukozėje naudodama Fehlingo testą.

Kiekvienas iš keturių anglies atomų nuo C-2 iki C-5 yra stereocentras, o tai reiškia, kad jo keturi ryšiai yra prijungti prie keturių skirtingų pakaitų. (Pavyzdžiui, anglis C-2 jungiasi su - (C = O) H, -OH, -H ir - (CHOH) ₄ H.) į D - gliukozės, šios keturios dalys turi būti išdėstytos konkrečioje erdvėje. Būtent, kai molekulė yra nubrėžta Fischerio projekcijoje, hidroksilai ant C-2, C-4 ir C-5 turėtų būti dešinėje, o ant C-3 turėtų būti kairėje pusėje.

Šių keturių hidroksilų padėtis yra tiesiai priešinga Fischerio diagramoje L - gliukozės. D - ir L -gliukozės dvi iš 16 galimų aldoheksozių; likę 14 yra alozė, altrozė, galaktozė, gulozė, idozė, manozė ir talozė, kiekvienoje iš jų yra du enantiomerai ". D -"Ir" l -".

Svarbu pažymėti, kad linijinė gliukozės forma yra mažiau nei 0,02% gliukozės molekulių vandeniniame tirpale. Likusi dalis yra viena iš dviejų ciklinių gliukozės formų, kurios susidaro, kai hidroksilo grupė ant anglies 5 (C5) jungiasi su aldehido anglimi 1 (C1).

Ciklinės formos

Atviros grandinės tirpaluose gliukozės forma (arba „D -“, arba „L -“) egzistuoja pusiausvyroje su keliais cikliniais izomerais, kurių kiekviename yra anglies atomų žiedas, uždarytas vieno deguonies atomo. Tačiau vandeniniame tirpale daugiau nei 99% gliukozės molekulės bet kuriuo metu yra kaip piranozės forma. Atviros grandinės forma yra ribojama apie 0,25%, o furanozės formos yra nedidelės. Terminai „gliukozė“ ir „D-gliukozė“ paprastai vartojami ir šioms ciklinėms formoms. Žiedas atsiranda iš atviros grandinės formos, vykstant intramolekulinei nukleofilinei adicijos reakcijai tarp aldehido grupės (ties C-1) ir C-4 arba C-5 hidroksilo grupe, susidarant hemiacetaliniam ryšiui, -C (OH) HO-,

Reakcija tarp C-1 ir C-5 sukelia šešių narių heterociklinę sistemą, vadinamą piranoze, kuri yra cukraus monosacharidas (taigi ir „-ozė“), turintis išvestinį pirano skeletą. (Daug rečiau) reakcija tarp C-1 ir C-4 suteikia penkių narių furanozės žiedą, pavadintą ciklinio furano esterio vardu. Bet kuriuo atveju kiekviena žiedo anglis turi vieną vandenilį ir vieną hidroksilą, išskyrus paskutinę anglį, išskyrus (C-4 arba C-5), kur hidroksilas pakeičiamas likusia atviros molekulės dalimi (kuri yra - (C (CH (CH ₂ Atitinkamai OH) HOH) -H arba - (CHOH) -H).

Žiedo uždarymo reakcija anglį C-1 taip pat daro chiralinį, nes keturi jos ryšiai veda į -H, -OH, į anglies C-2 ir deguonies žiedą. Šios keturios molekulės dalys gali būti išdėstytos aplink C-1 (anomerinė anglis) dviem skirtingais būdais, nurodant priešdėliais "alfa" ir "?" ". Kai gliukopiranozės molekulė braižoma Hawortho projekcijoje, užrašas „α-“ reiškia, kad hidroksilo grupė yra prijungta prie C-1 ir -CH ₂ OH - grupės C-5 yra priešingose ​​žiedo plokštumos pusėse (ir kitoje vietoje), o „β-“ reiškia, kad jos yra toje pačioje plokštumos pusėje (o cis - vieta). Taigi dėl atviros grandinės D-gliukozės izomero gaunami keturi skirtingi cikliniai izomerai: α-D-gliukopiranozė, β-D-gliukopiranozė, α-D-gliukofuranozė ir β-D-gliukofuranozė. Šios penkios struktūros egzistuoja pusiausvyroje ir konvertuojasi, o konversija vyksta daug greičiau atliekant rūgšties katalizę.

Kitas atviros grandinės L-gliukozės izomeras panašiai sukelia keturias skirtingas ciklines L-gliukozės formas, kurių kiekviena atspindi atitinkamą D-gliukozę.

Žiedai nėra plokšti, bet susukti trimis matmenimis. Gliukopiranozės žiedas (α arba β) gali įgauti šiek tiek neplokščią formą, panašią į cikloheksano „kėdės“ ir „valties“ konformaciją. Panašiai gliukofuranozės žiedas gali būti kelių formų, panašus į ciklopentano „voko“ konformaciją.

Kietoje būsenoje pastebimos tik gliukopiranozės formos, susidarantys bespalvės kristalinės kietosios medžiagos, kurios gerai tirpsta vandenyje ir acto rūgštyje, bet blogai tirpsta metanolyje ir etanolyje. Jie ištirpsta 146 ° C (295 ° F) (α) ir 150 ° C (302 ° F) (β) temperatūroje, o esant aukštesnei anglies ir vandens temperatūrai suyra..

Rotaciniai izomerai

Kiekvienas gliukozės izomeras patiria rotacinę izomeriją. Cikline gliukozės forma sukimasis gali vykti aplink O6-C6-C5-O5 sukimo kampą, vadinamą ω kampu, kad susidarytų trys laipsniškos rotamerio konformacijos, vadinamos gauche - gauche (GG), gauche - trans (Gt) ir trans - gauche ( Tg). Yra tendencija, kad & omega kampas perima gauche konformaciją - tai tendencija, susijusi su gauche efektu.

mutarotacija

Mutarotacija susideda iš laikino žiedo susidarymo reakcijos pasikeitimo, dėl kurio susidaro atvira grandinės forma, po to žiedas reformuojamas. Fiksavimo žiedo žingsnyje gali būti naudojama kitokia -OHA grupė, nei atkurta atidarymo stadijoje (taip perjungiant piranozės ir furanozės formas), arba C-1 sukurta nauja hemiacetalinė grupė gali turėti tą patį arba priešingą nešališkumą kaip ir pradinė (taigi alfa ir beta formomis). Taigi, nors atviros grandinės formos tirpale vargu ar galima aptikti, ji yra svarbus pusiausvyros komponentas..

Atviros grandinės forma yra termodinamiškai nestabili ir spontaniškai izomerizuojasi į ciklines formas. (Nors fiksavimo žiedo reakcija teoriškai galėtų sukurti keturis ar tris žiedo atomus, tai būtų gana ištempta ir praktiškai nepastebėta.) Tirpaluose kambario temperatūroje keturi cikliniai izomerai konvertuojasi pagal laiko skalę, vadinamą mutarotacija. Pradedant nuo bet kokios proporcijos, mišinys konverguoja į stabilų santykį. :? 36:64. Santykis bus α: β 11:89, jei anomerinio efekto nebūtų. Mutarotacija yra žymiai lėtesnė esant 0 ° C (32 ° F) temperatūrai.

optinis aktyvumas

Nesvarbu, ar vandenyje, ar kietoje medžiagoje, D - (+) - gliukozė yra nukreipta, ty ji pasuks šviesos poliarizacijos kryptį pagal laikrodžio rodyklę, žiūrėdama į šviesos šaltinio kryptį. Poveikis atsiranda dėl molekulių chirališkumo, o iš tikrųjų veidrodinio vaizdo izomero, L - (-) - gliukozė, yra pasukama (sukasi prieš laikrodžio rodyklę, poliarizuota šviesa) tuo pačiu kiekiu. Poveikio stiprumas kiekvienam iš penkių tautomerų yra skirtingas.

Prisimink tai D - priešdėlis tiesiogiai nenurodo ryšio optinių savybių. Tai rodo, kad C-5 chiralinis centras turi tą patį nešališkumą kaip ir D -gliceraldehidas (kuris buvo taip paženklintas, nes jis yra sukamasis). Tai, kad D - gliukozė yra dekstroratorinė - tai keturių chiralinių centrų, ne tik C-5, kumuliacinis veikimas; ir iš tikrųjų kai kurie kiti D -liko aldoheksozės-.

Konversiją tarp dviejų anomerų galima pastebėti polarimetre, nes gryno α-gliukozės D- tam tikras sukimosi kampas yra +112,2 ° mlg -1 g -1, grynas β-D yra gliukozė nuo +17,5 ° ml dm - 1 g -1. Kai po tam tikro laiko pusiausvyra pasiekiama dėl mutarotacijos, sukimosi kampas yra 52,7 ° · ml · th – 1 · g -1. Pridedant rūgšties ar bazės, ši konversija labai pagreitėja. Pusiausvyra vyksta per atviros grandinės aldehido formą.

izomerizacija

Praskiestame natrio hidrokside ar kitose bazėse atskieskite monosacharidus manozę, gliukozę ir fruktozę (per Lobry de Bruyn-Alberda-van Ekenstein transformaciją), kad susidarytų pusiausvyra tarp šių izomerų. Ši reakcija vyksta per enediolį:

Biocheminės savybės

Gliukozė yra gausiausias monosacharidas. Gliukozė taip pat yra plačiausiai naudojama aldoheksozė daugumoje gyvų organizmų. Vienas iš galimų to paaiškinimų yra tas, kad gliukozė turi mažesnę tendenciją nei kitos aldoheksozės reaguoti nespecifiškai su baltymų aminogrupėmis. Jis yra reaktyviai glikuotas - sutrinka arba sunaikina daugelio baltymų funkciją, pavyzdžiui, glikuotame hemoglobine. Mažas gliukozės kiekis glikacijos metu gali būti priskirtas stabilesnės ciklinės formos, palyginti su kitomis aldoheksozėmis, o tai reiškia, kad ji praleidžia mažiau laiko nei reaktyvios atviros grandinės forma. Priežastis, kodėl gliukozė turi stabiliausią ciklinę visų aldoheksozių formą, yra ta, kad jos hidroksilo grupės (išskyrus anomerinės anglies hidroksilo grupę) D - gliukozė) yra pusiaujo padėtyje. Manoma, kad gliukozė yra labiausiai paplitęs gamtoje esantis monosacharidas, nes ji yra mažiau glikozilinta baltymų nei kiti monosacharidai. Kita hipotezė yra ta, kad gliukozė, būdama vienintelė D-aldoheksozė, kurioje visi penki hidroksilo pakaitalai yra pusiaujo vietoje kaip beta-D-gliukozė, yra lengviau prieinama cheminėms reakcijoms, tokioms kaip esterinimas arba acetalo susidarymas. Dėl šios priežasties D-gliukozė taip pat yra labai pageidaujama natūralių polisacharidų (glikanų) sudedamoji dalis. Polisacharidai, kuriuos sudaro tik gliukozė, vadinami gliukanais.

Gliukozę augalai gamina fotosintezės būdu, naudojant saulės šviesą, vandenį ir anglies dioksidą, ir visi gyvi organizmai gali ją naudoti kaip energijos ir anglies šaltinį. Tačiau didžioji dalis gliukozės atsiranda ne laisva forma, o polimerų pavidalu, t. laktozė, sacharozė, krakmolas ir kiti, kurie yra energijos atsargos medžiagos, taip pat celiuliozė ir chitinas, atitinkamai augalų arba grybų ir nariuotakojų ląstelių sienelės komponentai. Prarijus gyvūnus, grybus ir bakterijas, šie fermentai suyra iki gliukozės, naudojant fermentus. Visi gyvūnai taip pat gali patys gaminti gliukozę iš kai kurių pirmtakų, tai taps būtina. Nervinės ląstelės, pailgosios smegenų ląstelės ir raudonieji kraujo kūneliai energijos gamybai priklauso nuo gliukozės. Suaugusieji turi apie 18 gramų gliukozės, iš kurios kraujyje yra apie 4 gramai. Per parą suaugusio žmogaus kepenyse susidaro maždaug 180–220 g gliukozės.

Daugelis ilgalaikių diabeto komplikacijų (pvz., Aklumas, inkstų nepakankamumas ir periferinė neuropatija) greičiausiai atsiranda dėl baltymų ar lipidų glikozilinimo. Priešingai, fermentų reguliuojamas cukraus pridėjimas prie baltymo vadinamas glikozilinimu ir yra būtinas daugelio baltymų funkcijai.

absorbcija

Nurijus, gliukozė žmonėms iš pradžių prisijungia prie liežuvio saldaus skonio receptorių. Šis baltymų T1R2 ir T1R3 kompleksas leidžia nustatyti gliukozės turinčius maisto šaltinius. Gliukozė daugiausia gaunama iš maisto - apie 300 g per dieną gaunama paverčiant maistą, tačiau ji sintetinama ir iš kitų organizmo ląstelėse esančių metabolitų. Žmogaus organizme gliukozės, turinčios polisacharidų, skilimas iš dalies vyksta jau kramtant amilazės pagalba, kurios yra seilėse, taip pat maltazės, laktazės ir sacharozės pagalba ant plonosios žarnos šepetėlio krašto. Gliukozė yra daugelio angliavandenių statybinė medžiaga ir gali būti atskirta nuo jų tam tikrais fermentais. Gliukozidazės, pogrupis glikozidazių, pirmiausia katalizuoja ilgos grandinės gliukozės turinčių polisacharidų hidrolizę, pašalindamos galinę gliukozę. Savo ruožtu disacharidai specifinės glikozidazės metu yra skaidomi iki gliukozės. Skaidančių fermentų pavadinimai dažnai yra kilę iš specifinių poli- ir disacharidų; Polisacharidų grandinėms skaidyti yra amilazės (pavadintos krakmolo komponento amilozės vardu), celiulazė (celiuliozės pavadinimas), chitinazė (chitino pavadinimas) ir daugelis kitų. Be to, disacharidams skaidyti yra maltazė, laktazė, sacharozė, trehalazė ir kt. Žmonėms yra žinoma, kad apie 70 genų yra glikozidazės kodas. Jie turi virškinimo ir skaidymo glikogeno, sfingolipidų, mukopolisacharidų ir poli (ADP-ribozės) funkcijas. Žmonės negamina celiulazių, chitinazių ir trehalazių, tačiau žarnyno floroje esančios bakterijos.

Norint patekti į ląstelių membranas ir ląstelių membranas arba iš jų išeiti, gliukozei reikalingi specialūs transportiniai baltymai iš pagrindinės propagandisto superšeimos. Plonojoje žarnoje (tiksliau, tuščiojoje žarnoje) gliukozė į žarnyno epitelio ląsteles absorbuojama gliukozės transporteriais per antrinį aktyvųjį transportavimo mechanizmą, vadinamą natrio jonų-gliukozės simportu per natrio / gliukozės kotransporterį 1. Tolesnis perdavimas vyksta žarnyno epitelio ląstelių bazolateralinėje pusėje naudojant gliukozės transporterį GLUT2, taip pat jų absorbciją į kepenų ląsteles, inkstų ląsteles, Langerhanso salelių ląsteles, nervines ląsteles, astrocitus ir tanocitus. Gliukozė per tuščiavidurius porus patenka į kepenis ir ten laikoma kaip ląstelinis glikogenas. Kepenų ląstelėje jį fosforilina gliukokinazė 6 padėtyje iki gliukozės-6-fosfato, kuris negali išeiti iš kameros. Jei reikia, gliukozės-6-fosfatazės pagalba gliukozė-6-fosfatas vėl virsta gliukoze tik kepenyse, kad būtų galima palaikyti pakankamą gliukozės koncentraciją kraujyje. Kitose ląstelėse pasisavinimas vyksta pasyviai per vieną iš 14 GLUT baltymų. Ne Kitų tipų ląstelėse fosforilinimas vyksta per heksokinazę, o po to gliukozė gali nebedifunduoti iš ląstelės.

Gliukozės transporteris GLUT1 gaunamas iš daugelio ląstelių tipų ir yra ypač svarbus nervinėms ląstelėms ir kasos beta ląstelėms. GLUT3 labai ekspresuojamas nervinėse ląstelėse. Gliukozės kiekį kraujyje GLUT4 absorbuoja iš raumenų ląstelių (iš griaučių ir širdies raumenų) ir riebalų ląstelių. GLUT14 formuojasi tik sėklidėse. Gliukozės perteklius suskaidomas ir paverčiamas riebalų rūgštimis, kurios kaupiamos kaip triacilgliceridai. Inkstuose gliukozės kiekį šlapime absorbuoja viršūnių ląstelių membranose esantys SGLT1 ir SGLT2 ir praeina per GLUT2 bazolateralinėse ląstelių membranose. Maždaug 90% gliukozės inkstų reabsorbcija SGLT2 ir apie 3% per SGLT1.

Biosintezė

Augaluose ir kai kuriuose prokariotuose gliukozė yra fotosintezės produktas. Gliukozė taip pat gaminama skaidant polimerines gliukozės formas, tokias kaip glikogenas (gyvūnams ir grybams) arba krakmolas (augalams). Glikogeno skilimas vadinamas glikogenolize, krakmolo skilimas - krakmolo degradacija.

Medžiagų apykaitos kelias, kuris prasideda molekulėmis, turinčiomis nuo dviejų iki keturių anglies atomų (C) ir baigiasi gliukozės molekulėje, turinčioje šešis anglies atomus, vadinamas gliukoneogeneze ir vyksta visuose gyvuose organizmuose. Mažesnės pradinės medžiagos yra kitų metabolizmo būdų rezultatas. Juk beveik visos biomolekulės gaunamos pasisavinant anglies dioksidą augaluose fotosintezės būdu. Alfa-D-gliukozės susidarymo laisva energija yra 917,2 kilodžaulių viename molyje. Žmonėms gliukoneogenezė vyksta kepenyse ir inkstuose, bet ir kituose ląstelių tipuose. Kepenyse yra apie 150 g glikogeno, griaučių raumenyse - apie 250 g. Tačiau gliukozės išsiskyrimas raumenų ląstelėse skaidant glikogenui negali būti tiekiamas į kraujotaką, nes gliukozę fosforilina heksokinazės, o gliukozė-6-fosfatazė nėra ekspresuojama. fosfatų grupė. Skirtingai nuo gliukozės, nėra gliukozės-6-fosfato transporto baltymų. Gliukogenogenezė leidžia kūnui gaminti gliukozę iš kitų metabolitų, įskaitant laktatą ar tam tikras amino rūgštis, kai jie vartojami energijai. Inkstų kanalėlių ląstelės taip pat gali gaminti gliukozę.

gliukozės skilimas

Žmogaus organizme gliukozė metabolizuojama glikolizės ir pentozės fosfato keliu. Glikolizė naudojama visiems gyviems organizmams, šiek tiek kintant, ir visi organizmai generuoja energiją skaidydami monosacharidus. Vykstant tolesniam metabolizmo procesui, jis gali būti visiškai suskaidytas oksidacijos dekarboksilinimo, Krebso ciklo (tai yra citrinos rūgšties ciklo sinonimas) ir kvėpavimo grandinės link vandeniui ir anglies dioksidui. Jei tam nepakanka deguonies, gyvūnams gliukozės skaidymas vykdo anaerobinį laktatą fermentuojant pieno rūgštį ir išskiria mažiau energijos. Raumenų laktatas patenka į kepenis per kraują žinduoliuose, kur vyksta gliukoneogenezė (Cori ciklas). Esant dideliam gliukozės kiekiui, riebalų rūgštims sintetinti taip pat gali būti naudojamas Krebso ciklo metabolitas acetil-CoA. Gliukozė taip pat naudojama papildyti organizmo glikogeno atsargas, kurių pirmiausia yra kepenyse ir griaučių raumenyse. Šie procesai yra hormoniškai reguliuojami.

Kituose gyvuose organizmuose gali pasireikšti kitokios fermentacijos formos. E. coli bakterijos gali augti terpėse, kuriose gliukozė yra vienintelis anglies šaltinis. Kai kuriose bakterijose ir modifikuotoje formoje, taip pat archėjose, gliukozė yra suskaidoma per Entner-Dudorovo kelią.

Gliukozės, kaip energijos šaltinio, naudojimas ląstelėse yra arba aerobinis kvėpavimas, ir anaerobinis kvėpavimas, arba fermentacija. Pirmasis glikolizės etapas yra gliukozės fosforilinimas heksokinaze, kad susidarytų gliukozės 6-fosfatas. Pagrindinė greito gliukozės fosforilinimo priežastis yra užkirsti kelią jos difuzijai iš ląstelės, nes įelektrinta fosfatų grupė neleidžia gliukozės 6-fosfatui lengvai pereiti per ląstelės membraną. Be to, fosfatų grupės pridėjimas su dideliu energijos suvartojimu gliukozės tolesniam skaidymui vėlesniuose glikolizės etapuose. Fiziologinėmis sąlygomis ši pradinė reakcija yra negrįžtama..

Atliekant anaerobinį kvėpavimą, viena gliukozės molekulė padidina dviejų ATP molekulių kiekį (glikolizės metu per fosforilinimo lygio substratą susidaro keturios ATP molekulės, tačiau dviem iš jų reikalingi procese naudojami fermentai). Aerobinio kvėpavimo metu gliukozės molekulė yra daug naudingesnė, nes oksidacinio fosforilinimo būdu sukuriama maksimali grynoji 30 arba 32 ATP molekulių (priklausomai nuo organizmo) produkcija..

Norėdami susieti su susijusiais straipsniais, spustelėkite žemiau esančius genus, baltymus ir metabolitus.

Naviko ląstelės dažnai auga gana greitai ir gliukolizės būdu suvartoja didesnį nei vidutinis gliukozės kiekį, todėl žinduoliuose susidaro laktatas, galutinis fermentacijos produktas, net ir esant deguoniui. Šis poveikis vadinamas Warburgo efektu. Kad padidėtų gliukozės pasisavinimas navikuose, įvairūs SGLT ir GLUT yra per daug gaminami.

Mielėse etanolis fermentuojamas esant didelei gliukozės koncentracijai, net ir esant deguoniui (kas dažniausiai sukelia kvėpavimą, bet ne fermentaciją). Šis efektas vadinamas Crabtree efektu..

Energijos šaltinis

Gliukozė biologijoje yra visur esantis kuras. Jis naudojamas kaip energijos šaltinis organizmuose, pradedant bakterijomis ir baigiant žmonėmis, naudojant aerobinį kvėpavimą, anaerobinį kvėpavimą (bakterijose) arba fermentaciją. Gliukozė yra pagrindinis žmogaus kūno energijos šaltinis per aerobinį kvėpavimą, suteikiant apie 3,75 kilokalorijas (16 kilodžaulių) maisto energijos vienam gramui. Pasiskirstius angliavandeniams (pvz., Krakmolui), gaunami mono- ir disacharidai, kurių dauguma yra gliukozė. Vykdant glikolizę, o tada vykstant citrinos rūgšties ciklo ir oksidacinio fosforilinimo reakcijoms, gliukozė galiausiai oksiduojama, kad susidarytų anglies dioksidas ir vanduo, gaunantys energiją daugiausia ATP pavidalu. Insulino atsakas, kaip ir kiti mechanizmai, reguliuoja gliukozės koncentraciją kraujyje. Fiziologinis gliukozės kalorijų kiekis, atsižvelgiant į šaltinį, yra atitinkamai 16,2 kJ / g ir 15,7 kJ / g (3,74 kcal / g). Didelis angliavandenių iš augalinės biomasės kiekis lemia skirtingus metodus evoliucijos procese, ypač mikroorganizmuose, naudojant energiją ir kaupiant anglį gliukozėje. Yra skirtumų, kai galutinis produktas nebegali būti naudojamas energijos gamybai. Atskirų genų ir jų genų produktų, fermentų buvimas lemia galimas reakcijas. Metabolizmo glikolizės kelią naudoja beveik visi gyvieji. Svarbus glikolizės naudojimo skirtumas yra NADP, kaip anabolizmo reduktoriaus, kuris priešingu atveju turėtų atsirasti netiesiogiai, sumažėjimas.

Gliukozė smegenims tiekia beveik visą energiją, todėl jos buvimas veikia psichologinius procesus. Kai gliukozės yra mažai, sutrinka psichiniai procesai, reikalaujantys protinių pastangų (pvz., Savikontrolė, pastangų reikalaujantis sprendimas). Smegenyse, kurių pagrindinis energijos šaltinis yra gliukozė, gliukozės koncentracija paprastai būna nuo 4 iki 6 mM (5 mM lygi 90 mg / dL), tačiau nevalgius ji sumažėja iki 2–3 mM. Painiava įvyksta žemiau 1 mM, o žemesniais lygiais - com.

Gliukozės kiekis kraujyje vadinamas cukraus kiekiu kraujyje. Cukraus kiekį kraujyje reguliuoja gliukozės prisijungimas prie pagumburio nervinių ląstelių. Be to, smegenyse esanti gliukozė jungiasi su gliukozės receptoriais atlygio sistemoje accumbens branduolyje. Gliukozės prisijungimas prie saldžių receptorių liežuvyje skatina įvairių energijos metabolizmo hormonų išsiskyrimą per gliukozę ar kitą cukrų, todėl padidėja ląstelių pasisavinimas ir sumažėja cukraus kiekis kraujyje. Dirbtiniai saldikliai nesumažina cukraus kiekio kraujyje.

Sveiko žmogaus cukraus kiekis kraujyje per trumpą nevalgymo laiką, pavyzdžiui, po nakties, yra maždaug 70–100 mg / dL kraujo (4–5,5 mM). Kraujo plazmoje išmatuotos vertės yra maždaug 10-15% didesnės. Be to, arterinio kraujo vertė yra didesnė už koncentraciją veniniame kraujyje, nes gliukozė absorbuojama į audinį praeinant kapiliarinę lovą. Be to, kapiliariniame kraujyje, kuris dažnai naudojamas cukraus kiekiui kraujyje nustatyti, vertė kartais būna didesnė nei veninio kraujo. Gliukozės kiekį kraujyje reguliuoja hormonai insulinas, inkretinas ir gliukagonas. Insulinas mažina gliukozės kiekį, gliukagonas - juos. Be to, dėl hormonų, adrenalino, tiroksino, gliukokortikoidų, somatotropino ir adrenokortikotropino padidėja gliukozės kiekis. Be to, taip pat yra nuo hormonų nepriklausomas reguliavimas, kuris vadinamas gliukozės autoreguliacija. Po valgio padidėja cukraus koncentracija kraujyje. Didesnės nei 180 mg / dL vertės veniniame visame kraujyje yra nenormalios ir vadinamos hiperglikemija, mažesnės nei 40 mg / dL vertės - hipoglikemija. Kai reikia, gliukozė į kraują patenka gliukozės-6-fosfatazės būdu iš gliukozės-6-fosfato, gauto iš kepenų ir inkstų glikogeno, taip reguliuojant gliukozės kiekį kraujyje homeostazę. Atrajotojams gliukozės koncentracija kraujyje yra mažesnė (galvijams - 60 mg / dl, avims - 40 mg / dL), nes angliavandeniai jų žarnyno floroje daugiau virsta trumposios grandinės riebalų rūgštimis..

Dalį gliukozės astrocitai paverčia pieno rūgštimi, kurią smegenų ląstelės panaudoja kaip energijos šaltinį; šiek tiek gliukozės naudoja žarnyno ląstelės ir raudonieji kraujo kūneliai, o likusi dalis pasiekia kepenų, riebalinio audinio ir raumenų ląsteles, kur ji absorbuojama ir kaupiama kaip glikogenas (insulinu). Kepenų ląstelės glikogeną gali paversti gliukoze ir grąžinti į kraują, kai insulino yra mažai arba jo nėra; raumenų ląstelės dėl fermentų trūkumo negrąžina glikogeno į kraują. Riebalų ląstelėse gliukozė naudojama reakcijoms, kurias sintetina tam tikros riebios rūšys, ir turi kitus tikslus. Glikogenas yra organizmo „energijos kaupimo gliukozės“ mechanizmas, nes jis yra daug „efektyvesnis erdvėje“ ir mažiau reaktyvus nei pati gliukozė..

Dėl svarbos žmogaus sveikatai gliukozė yra gliukozės tyrimų, kurie yra įprasti medicininiai kraujo tyrimai, analitė. Valgymas ar nevalgymas prieš imant kraujo mėginį daro įtaką gliukozės kiekio kraujo tyrimams; didelis gliukozės kiekis nevalgius cukraus kiekis kraujyje gali būti prediabeto ar cukrinio diabeto požymis.

Glikemijos indeksas yra suvartotų angliavandenių rezorbcijos ir virimo gliukozės kiekiu kraujyje rodiklis, matuojamas kaip plotas po gliukozės kreive po vartojimo, palyginti su gliukoze (gliukozė apibrėžiama kaip 100). Klinikinė glikemijos indekso reikšmė yra prieštaringa, nes maistas, kuriame yra daug riebalų, sulėtina angliavandenių rezorbciją ir sumažina glikemijos indeksą, pavyzdžiui, ledai. Alternatyvi metrika yra insulino indeksas, matuojamas kaip suvartojamų angliavandenių poveikis insulino kiekiui kraujyje. Glikeminė apkrova yra gliukozės kiekio, pridedamo prie gliukozės kiekio kraujyje po vartojimo, matas, remiantis glikemijos indeksu ir suvartoto maisto kiekiu..

Prekursorius

Organizmai gliukozę naudoja kaip pirmtaką kelių svarbių medžiagų sintezei. Krakmolas, celiuliozė ir glikogenas („gyvūninis krakmolas“) yra įprasti gliukozės polimerai (polisacharidai). Kai kurie iš šių polimerų (krakmolas arba glikogenas) tarnauja kaip energijos atsargos, o kiti (celiuliozė ir chitinas, pagamintas iš gliukozės darinio) atlieka struktūrinius vaidmenis. Gliukozės oligosacharidai kartu su kitais cukrumi yra svarbios energijos atsargos. Tai apima laktozę, vyraujantį piene esantį cukrų, kuris yra gliukozės-galaktozės disacharidas, ir sacharozę, kitą disacharidą, kurį sudaro gliukozė ir fruktozė. Gliukozė taip pat pridedama prie tam tikrų baltymų ir lipidų procese, vadinamame glikozilinimu. Tai dažnai yra labai svarbu jų veikimui. Fermentai, surišantys gliukozę su kitomis molekulėmis, paprastai naudoja fosforilintą gliukozę, kad kurtų naują ryšį, sujungdami jį pertraukdami gliukozės ir fosfato ryšį.

Be tiesioginio gliukozės naudojimo kaip monomero, gliukozę galima suskaidyti, kad sintezuotų įvairiausias kitas biomolekules. Tai svarbu, nes gliukozė yra tiek pirminės energijos atsargos, tiek organinės anglies šaltinis. Gliukozę galima suskaidyti ir paversti lipidais. Tai taip pat yra kitų svarbių molekulių, tokių kaip vitaminas C (askorbo rūgštis), sintezės pirmtakas. Gyvuose organizmuose gliukozė virsta keliais kitais cheminiais junginiais, kurie yra pradinė medžiaga įvairiems medžiagų apykaitos keliams. Tarp jų visi kiti monosacharidai, tokie kaip fruktozė (per poliolio kelią), manozė (gliukozės epimeras 2 padėtyje), galaktozė (epimeras 4 padėtyje), fukozė, įvairi urono rūgštis ir aminorūgščių cukrus gaunami iš gliukozės. Be fosforilinimo iki gliukozės-6-fosfato, kuris yra glikolizės dalis, skaidant gliukozę, ji gali būti oksiduojama iki gliukono-1,5-laktono. Gliukozė yra naudojama kai kuriose bakterijose kaip statybinė medžiaga trehalozės ar dekstrano biosintezėje, o gyvūnams - kaip glikogeno sudedamoji dalis. Gliukozė taip pat gali virsti iš bakterinės ksilozės izomerazės į fruktozę. Be to, gliukozės metabolitai gamina visas neesmines amino rūgštis, cukraus alkoholius, tokius kaip manitolis ir sorbitolis, riebalų rūgštis, cholesterolį ir nukleorūgštis. Galiausiai, gliukozė naudojama kaip baltymų glikozilinimo į glikoproteinus, glikolipidus, peptidoglikanus, glikozidus ir kitas medžiagas (katalizuojamos glikoziltransferazės) statybinė medžiaga ir nuo jų gali būti atskirta glikozidazėmis..

patologija

Diabetas

Cukrinis diabetas yra medžiagų apykaitos sutrikimas, kai organizmas negali reguliuoti gliukozės kiekio kraujyje dėl insulino trūkumo organizme arba kūno ląstelių nesugebėjimo tinkamai reaguoti į insuliną. Kiekvieną iš šių situacijų gali sukelti nuolat aukštas gliukozės kiekio kraujyje padidėjimas dėl kasos perdegimo ir atsparumo insulinui. Kasa yra organas, atsakingas už insulino ir gliukagono hormonų sekreciją. Insulinas yra hormonas, reguliuojantis gliukozės kiekį, leidžiantis kūno ląstelėms absorbuoti ir naudoti gliukozę. Be jo gliukozė negali patekti į ląstelę, todėl negali būti naudojama kaip kuras kūno funkcijoms atlikti. Jei kasa patiria nuolat aukštą gliukozės kiekį kraujyje, gali būti pažeistos insuliną gaminančios kasos ląstelės, todėl organizme gali trūkti insulino. Atsparumas insulinui atsiranda, kai kasa bando gaminti vis daugiau insulino, reaguodama į nuolat padidėjusį gliukozės kiekį kraujyje. Galų gale likusi kūno dalis tampa atspari kasos gaminamam insulinui, kuriam reikia daugiau insulino, kad būtų pasiektas tas pats gliukozės kiekį kraujyje mažinantis poveikis, ir priverčia kasą gaminti dar daugiau insulino, kad galėtų konkuruoti su atsparumu. Ši neigiama spiralė prisideda prie kasos perdegimo ir diabeto progresavimo.

Siekiant stebėti organizmo reakciją į gydymą mažinant gliukozės kiekį kraujyje, galima išmatuoti gliukozės kiekį. Gliukozės kiekį kraujyje galima stebėti keliais būdais, pavyzdžiui, gliukozės nevalgius testu, kuris matuoja gliukozės kiekį kraujyje po 8 valandų badavimo. Kitas testas yra 2 valandų gliukozės tolerancijos testas (GTT) - šiam testui žmogus turi atlikti gliukozės nevalgius testą nevalgius, tada išgeria 75 gramų gliukozės gėrimą ir vėl pateikia paraišką. Šis testas įvertina žmogaus kūno gebėjimą apdoroti gliukozę. Laikui bėgant, gliukozės kiekis kraujyje turėtų sumažėti, nes insulinas leidžia jį absorbuoti ląstelėms ir nepatekti į kraują.

Antsvoris ir nutukusios kepenys

Padidėjęs gliukozės kiekis sukelia nutukimą ir dėl to iš dalies metabolinį sindromą su nealkoholine riebalų kepenų liga, bet ne gliukozės suvartojimą kaip įprastą kalorijų dalį..